基于VisIt的全球科学数据并行可视化——以大气温度场为例

针对当前大规模全球科学数据可视化中存在的单机可视化数据量有限、从底层开发并行可视化系统难度大等问题,该文基于分布式环境和VisIt,提出了一种简便、开放而又有效的大规模全球科学数据可视化方法。介绍了VisIt的体系结构及运行机制,给出了自定义数据的并行可视化方法;并基于NCEP数据集及全球空间格网,在小规模集群环境下实现了小粒度适应性球体退化八叉树格网(SDOG)下的全球大气温度场的并行可视化。VisIt的并行可视化性能测试结果表明:通过增加计算节点,VisIt能有效摆脱传统单机可视化对数据量的限制,可实现大规模全球科学数据的并行可视化。     

Palaeointensity In the Pelagic Realm: Marine Sediment Data Compared With Archaeomagnetic and Lake Sediment Records

Summary. Four box cores collected from the Ontong—Java plateau during the Eurydice expedition have been used to make relative geomagnetic palaeo-intensity measurements. Rock magnetic measurements on the sediments show that they are characterized by a uniform magnetic mineralogy, and that they are suitable for relative intensity estimates. These are obtained by normalizing the NRM by an ARM imparted in a low DC bias field. the palaeoceanographic event known as the preservation spike is used to establish a crude time-scale for the record so that it may be compared with other data from the same region, and also with global palaeointensity estimates. the marine sediment data are quite similar to Australian intensity data from lake sediments and archaeomagnetic sources, but as might be expected exhibit some obvious differences from the global record.     

全球变化视角下人地系统研究面临的几个问题探讨

围绕全球变化问题，国际科技界从20世纪80年代以来已组织了4个大型国际研究计划，即WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS，在此基础上又形成了众多核心研究计划或支撑研究计划。随着这些研究计划的酝酿、实施和推进，其明显发展趋势是越来越强调人类社会对全球环境变化的影响、响应与适应问题研究。全球变化研究不仅为以“人地关系地域系统”为核心的地理学提出了新的科学命题，同时也为地理学与其它科学领域的融合、交叉提供了广泛途径。在分析全球变化国际研究计划进展基础上，指出入地关系地域系统研究面临5个关键问题。     

Comparison of magnetic and gamma ray logging for correlations in chronology and lithology: example from the Aquitanian Basin (France)

Precise time and facies correlations between drilled holes are fundamental for a better understanding of the geological evolution of sedimentary basins. A downhole magnetic measurement device called the geological high-sensitivity magnetic tool (GHMT) has been run within two wells drilled by Gaz de France in the Landes oil-field (southwest France) as part of a gas storage exploration program. The method of interpretation of downhole magnetic measurements yielded a magnetostratigraphy within each well, allowing absolute dating and time correlations between the wells.
  Magnetic susceptibility and natural gamma ray intensity are useful parameters for establishing high-resolution lithological correlations at a basin scale. We present a correlation parameter established from a simultaneous analysis of the susceptibility and the gamma ray logs within each well. The correlation parameter appears to provide a new tool for delineating lithological elements when local lithological changes are too subtle to show clear well-to-well correlations either from susceptibility logs or from gamma ray logs. This new approach is interpreted as a sensitive way to detect relative variations between the detrital and clay content of the penetrated sediment.     

Recognizing the Scientific Mission of Flux Tower Observation Networks—Lay the Solid Scientific Data Foundation for Solving Ecological Issues Related to Global Change

As the Earth entering into the Anthropocene, global sustainable development requires ecological research to evolve into the large-scale, quantitative, and predictive era. It necessitates a revolution of ecological observation technology and a long-term accumulation of scientific data. The ecosystem flux tower observation technology is the right one to meet this requirement. However, the unique advantages and potential values of global-scale flux tower observation are still not fully appreciated. Reviewing the development history of global meteorological observation and its scientific contributions to the society, we can get an important enlightenment to re-cognize the scientific mission of flux observation.     

中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的主要进展及发展展望

基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术实现了对生态系统尺度的生产力、能量平衡和温室气体交换等功能和过程的直接测定,特别是全球尺度通量塔观测网络的联合观测是实现从生态现象观察和生态要素观测跨越到全球尺度生态系统功能状态变化观测的重大突破。本文回顾了中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的创建及发展历程,系统介绍了ChinaFLUX的科学目标和设计理念、观测技术体系、观测数据的标准化处理及长期积累;综合评述了ChinaFLUX在陆地生态系统碳—氮—水的收支评估和交换过程的环境响应、碳通量时空格局及其形成机制等方面所取得的主要研究进展。最后,在探讨未来全球尺度通量塔观测网络发展趋势的基础上,提出了ChinaFLUX的主要发展方向、关键科学问题与未来工作重点,为中国通量观测研究事业的进一步发展提供理论参考。     

南极冰盖表面冰流速研究综述

冰川表面流速作为南极冰盖物质平衡估算的一项重要内容,对于研究全球变暖背景下的海平面上升具有重要意义。随着技术的进步,南极的冰流速监测方法已经从传统的花杆测量、光学仪器边角测量,发展到先进的GPS测量和遥感观测。南极冰盖冰流速总体特征是:海岸带冰流速快于内陆冰流速,冰架冰流速快于陆地冰流速,西南极冰流速快于东南极冰流速。未来加强对数据稀疏地区的冰流速监测,扩大冰流速研究的时间尺度,开发冰流速研究的新方法以及构建冰流速波动与气候变化相互关系模型等,成为南极冰流速研究的新热点。     

植物始花期对气候变化响应的激素调控机理研究进展

植物物候对气候变化的响应非常敏感,是指示全球变化对生态系统影响的重要证据。其中植物花期变化影响植物繁殖与进化,具有重要意义。大量研究表明,随着全球气候变暖,北半球植物始花期普遍提前。而关于气候变暖对植物始花期影响的内在机理并没有明确解释。植物激素是植物体内对植物开花等生理活动有显著调控作用的有机物,可对环境刺激作出响应并直接参与调控植物始花期,导致始花期的提前或延后。对植物激素在植物中表达与变化的精确测定有助于了解植物始花期对气候变化响应的内在机理。论文综述了植物激素对植物开花时间的调控作用以及目前植物激素最先进的检测方法,探讨了植物激素及相关代谢产物在植物体内的含量变化对植物始花期的影响;提出通过植物激素研究植物始花期对气候变化响应的激素调控机理,为探索植物物候对气候变化响应提供新的研究思路与手段。     

区域尺度陆地生态系统碳收支评估方法及其不确定性

定量评估区域和不同类型生态系统的碳收支,可以为科学预测气候变化、服务于减缓和适应气候变化的区域碳管理提供科学依据,是生态系统与全球变化科学研究的重要科技问题.虽然区域碳收支的定量评估和认证还很难用当前的各种直接观测和评估方法来精确实现,但是,近年来这方面做了很多研究工作,也取得了一定进展.为此,本文综述了陆地生态系统碳...     

中国陆地自然植被碳量空间分布特征探讨

陆地生态系统在全球碳循环动力学中的作用受到越来越多的注意。目前中国森林覆盖率为1392% , 到本世纪末全国森林覆盖率将达到15% , 对全球碳平衡具有重要作用。但是,由于我国碳循环的基础研究比较落后,致使我国陆地生态系统的碳储量和净第一性生产力 （NPP） 碳量还没有被准确确定, 而且陆地生态系统的碳通量估计存在较大差异。     

对全球变化背景下长三角地区城镇化发展科学问题的思考

城镇化是中国现代化必由之路和实现经济可持续发展的长期国策。在全球变化背景下,如何科学评估并预测气候变化对城镇化发展的影响,阐释快速城镇化进程中应对气候变化的响应机制和适应模式,进而提出适应全球变化的城镇化可持续发展策略,是中国城镇化发展亟待解决的科学问题。长三角位于中国地势第三级阶梯的海岸带,海陆交互作用显著,是全球变化和人类活动剧烈相互作用的典型区域。长三角地区的城市化气候效应最强,水旱灾害、地面沉降、海面上升、极端气候事件对长三角城镇化发展的影响目前尚未作深入研究,气候变化和人类活动相互作用制约长三角的发展,长三角地区的城镇格局将如何应对气候变化和环境污染的影响?对该问题的回答是中国城镇化发展必须解决的难题,将直接决定中国城镇化可持续发展事业的成败。因此,开展长三角城镇化发展对全球变化的响应和适应对策研究,可为国家制定快速城镇化策略应对气候变化提供理论方法和科学决策依据。     

The geomagnetic power spectrum

Combining CHAMP satellite magnetic measurements with aeromagnetic and marine magnetic data, the global geomagnetic field has now been modelled to spherical harmonic degree 720. An important tool in field modelling is the geomagnetic power spectrum. It allows the comparison of field models estimated from different data sets and can be used to identify noise levels and systematic errors. A correctly defined geomagnetic power spectrum is flat (white) for an uncorrelated field, such as the Earth's crustal magnetic field at long wavelengths. It can be inferred from global spherical harmonic models as well as from regional grids. Marine and aeromagnetic grids usually represent the anomaly of the total intensity of the magnetic field. Appropriate corrections have to be applied in estimating the geomagnetic power spectrum from such data. The comparison of global and regional spectra using a consistently defined azimuthally averaged geomagnetic power spectrum facilitates quality control in field modelling and should provide new insights in magnetic anomaly interpretation.     

沙坡头站生态监测数据的质量控制与综合管理

在多年研究与定位观测中,沙坡头沙漠试验研究站积累了大量第一手数据资料。这些数据在科学研究、生态环境综合评价和社会经济的发展中发挥了其应有的作用,但由于长期以来对数据缺乏系统化、规范化的管理,限制了数据的利用效率。根据中国生态系统研究网络(CERN)对生态网络研究的总体科学目标和沙坡头站的具体目标,沙坡头站在网络监测及监测数据管理方面进行了一系列规范化管理。作者就沙坡头沙漠试验研究站近年来网络监测、数据质量控制措施与综合管理方法等问题进行了简要论述,旨在为进一步提升网络监测与数据综合管理水平提供借鉴。     

World Data Center-A for Paleoclimatology at the NOAA Paleoclimatology Program,Boulder, CO

Conclusion The World Data Center-A for Paleoclimatology, located in the NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, is committed to providing the scientific community with easy access to all paleoenvironmental data. Efforts to make archived data readily available include international coordination of data acquisition, management, and distribution, sponsoring workshops and data cooperatives to facilitate the compilation of important data sets, development of a browse and visualization software package (PaleoVu), and dispersal of archived data on magnetic media or over ANONYMOUS FTP/INTERNET. The program publishes a semi-annual newsletter that highlights latest developments and accomplishments in the area of paleoenvironmental data for global change research. Contributions to the newsletter are welcome from researchers describing their efforts to coordinate the free flow of paleoclimate data throughout the international scientific community.For information on the program or to be added to the mailing list contact Mrs Mildred England (phone: 303-497-6227; Fax: 303 497-6513; e-mail: MKE@mail.ngdc.noaa.gov), NOAA National Geophysical Data Center, Paleoclimatology Program/World Data Center-A for Paleoclimatology, 325 Broadway, E/GC Boulder, CO 80303 USA     

地理科学的中国进展与国际趋势

中国地理学取得了骄人的进展,表现在科研方向的突破、对国家建设的贡献、研究手段的革新、对科学和教育的贡献、对社会的贡献等方面。但当前中国也存在基础研究薄弱、学科整合不足、学术走向迷茫、竞争能力堪忧、全球视野欠缺、地理教育错位等问题。国际地理学对科学界所确定的关键研究问题表示出更大的关注,科学界也将更加了解地理学及其视角能对科学知识做出的贡献。地理学所关切的科学问题直指今天决策者的紧迫需求。地理学家以多种方式对解决实际问题做出贡献。国际地理学的发展聚焦在：揭示复杂系统中的不平衡和动态,认识全球化 (包括环境、经济、人口、政府和文化等)的潮流及其影响,建立从地方到全球的空间连续系列研究,利用包括时间系列数据在内的纵向数据进行过程比较研究,加强地理学理论、技术和研究成果对决策的影响,加强地理教育,包括努力提高公众的地理学能力,改进高等院校地理学家的训练,提高地理理解力,加强地理组织机构。     

考虑湿地精细分类的全球海岸带土地利用/ 覆盖遥感分类系统

土地利用/覆盖分类是土地利用/覆盖数据建立和土地利用/覆盖变化研究的重要前提。针对全球海岸带土地利用/覆盖类型多样性显著但分类系统鲜有专论的研究现状,从全球海岸带区域的基本特征出发,重点参考《湿地公约》以及区域至全球尺度的湿地分类系统,严格遵循预先定义的分类依据以及分类原则,提出全球海岸带土地利用/覆盖遥感分类系统,包括6个一级类型,分别为耕地、植被、湿地、建设用地、裸地、永久性冰川雪地,20个二级类型和43个三级类型,比较系统且全面地涵盖了全球海岸带区域的土地利用/覆盖类型和湿地资源。该分类系统层次清晰且分类严格,综合考虑了宏观区域至全球尺度海岸带土地利用/覆盖分类及变化特征遥感监测研究所需,充分重视了全球沿海区域丰富多样的湿地资源,明确强调了全球高纬度地区苔原类型的归属及分类,合理兼顾了低、中、高不同时空分辨率卫星数据的优势,为建立多时相全球或代表性区域海岸带土地利用/覆盖变化数据集提供支持。     

全球城市知识流动网络的结构特征与影响因素

在科技全球化时代,城市之间的知识流动日益频繁,成为当代知识生产的重要特征.然而,鲜有从知识流动的视角开展全球城市体系的研究.基于2017年的高被引论文合作数据,采用社会网络分析方法和空间计量模型系统地刻画了全球城际科研合作网络的拓扑结构和空间格局及其影响因素.研究发现:①拓扑结构呈现出以北美、欧洲和亚太城市的三极格局,...     

知识产权贸易下的全球地缘科技格局及其演化

中国崛起,关键在于科技崛起。在当前技术针对与封锁的国际环境中,探讨建构以中国为核心的全球创新网络和科学制定中国未来科技战略是当前创新地理学和地缘政治学交叉之下研究的重点课题,而明晰全球地缘科技格局及其演变过程则是基础所在。本文基于2001—2015年全球国家（地区）间的知识产权进出口数据,在研究全球知识产权贸易格局和网络结构的基础上,探讨了全球地缘科技体系的时空演化特征,得出以下结论：① 全球知识产权贸易网络两极分化显著,是一典型的小世界网络,以美国为核心的金字塔结构不断夯实;② 基于敏感性和脆弱性模型阐释的全球知识产权贸易的非对称依赖性进一步验证了美国是全球地缘科技格局的核心,且其核心地位不断巩固和加强。     

Propagation of vertical and horizontal source data errors into a TIN with linear interpolation

Digital elevation models (DEMs) have been widely used for a range of applications and form the basis of many GIS-related tasks. An essential aspect of a DEM is its accuracy, which depends on a variety of factors, such as source data quality, interpolation methods, data sampling density and the surface topographical characteristics. In recent years, point measurements acquired directly from land surveying such as differential global positioning system and light detection and ranging have become increasingly popular. These topographical data points can be used as the source data for the creation of DEMs at a local or regional scale. The errors in point measurements can be estimated in some cases. The focus of this article is on how the errors in the source data propagate into DEMs. The interpolation method considered is a triangulated irregular network (TIN) with linear interpolation. Both horizontal and vertical errors in source data points are considered in this study. An analytical method is derived for the error propagation into any particular point of interest within a TIN model. The solution is validated using Monte Carlo simulations and survey data obtained from a terrestrial laser scanner.     

中国南极信息系统总体框架的构想与研究

本文根据现实需求和所面临的国际环境,以系统论、信息论、控制论为基本立足点,探讨了中国南极信息系统(CAIS)总体框架的构想以及如何建立CAIS的若干问题。文中阐述了建设CAIS与南极信息资源管理(AIRM)之间相辅相承的关系;描述了CAIS的概念结构和基本结构的框架模型;研究了总体框架及系统的基本特征;分析了基本结构的层次性和相关性。针对易造成信息系统脆弱性的各种问题,讨论了需采用的技术、研究方法、开发策略、应遵循的基本规律,指出CAIS的第一个实践目标是开发与编写基于ADIF(南极目录交换用格式)的南极数据目录和南极主题词表。